Revoluție în energia solară: Universitatea de Tehnologie Chemnitz cercetează celulele organice!

Revoluție în energia solară: Universitatea de Tehnologie Chemnitz cercetează celulele organice!

Cercetarea celulelor solare organice a câștigat avânt în ultimii ani, în special la Universitatea de Tehnologie Chemnitz, unde o echipă condusă de prof. dr. Carsten Deibel lucrează intens la creșterea eficienței acestor tehnologii. Accentul aici se pune pe înțelegerea purtătorilor de încărcare lentă, care sunt responsabili pentru rezistența semnificativă la transport. Acest fenomen afectează atât factorul de umplere, cât și performanța generală a celulelor solare. Rezultatele acestei cercetări sunt publicate în reviste de renume precum „Rapoarte despre progresul în fizică” și „Materiale energetice avansate” pentru a oferi comunității științifice noi perspective.

Colaborarea interdisciplinară este o parte esențială a acestui progres. În cadrul grupului de cercetare DFG „Fotovoltaice organice imprimate și stabile cu acceptoare non-fulerene – POPULAR”, experți din mai multe universități germane și britanice au lucrat la proiecte care sunt finanțate cu aproximativ cinci milioane de euro. Scopul acestui grup este de a îmbunătăți și optimiza celulele solare organice pentru producția de masă.

Rolul celulelor solare organice

Celulele solare organice, care constau din substanțe chimice organice uniforme, în special compuși de hidrocarburi, cum ar fi materialele plastice, oferă mai multe avantaje față de tehnologiile convenționale. În august 2018, eficiența lor a fost de 17,3%, ceea ce este mai mic decât cel al celulelor solare anorganice, dar se remarcă prin procesele sale de fabricație rentabile și versatile. Primele celule solare organice au fost dezvoltate de Ching W. Tang în 1985 și încă se bazează pe polimeri conjugați și fullerene în straturile lor.

Una dintre provocările majore este mișcarea lentă a suporturilor de încărcătură. Aceste probleme pot fi ocolite prin utilizarea unui sistem donor-acceptor care permite transferul rapid al încărcăturii. Stratul activ al acestor celule este depus pe un electrod transparent, conductiv, care maximizează absorbția luminii, în timp ce un electrod metalic colectează purtătorii de sarcină colectați pe cealaltă parte a stratului.

Inovații și provocări

Pe lângă cercetarea de la Universitatea de Tehnologie Chemnitz, instituții ca aceasta urmăresc Institutul Fraunhofer pentru Sisteme de Energie Solară abordări inovatoare pentru producerea de celule solare organice. Ei lucrează la materiale mai ieftine și mai ecologice, care sunt accesibile pentru uz comercial. Dezvoltarea celulelor transparente, flexibile, ușoare, ar putea deschide domenii inovatoare de aplicare, de exemplu ca soluții integrate în sistemele de ferestre sau folii de protecție agricolă, care oferă atât protecție, cât și contribuie la generarea de energie.

Deși fotovoltaica organică a făcut progrese în ultimii ani, stabilitatea pe termen lung rămâne unul dintre principalele obstacole în calea descoperirii sale comerciale. Companii precum Heliatek au fost înființate pentru a aduce aceste tehnologii în producția de masă, dar sunt încă necesare dezvoltări pentru a optimiza durata de viață și eficiența acestor celule în lumina soarelui. Crearea unui mediu de piață stabil pentru celulele solare organice necesită nu numai îmbunătățiri tehnologice, ci și strategii economice de reducere a costurilor.

Evoluțiile actuale arată că vivacitatea și spiritul inovator în domeniul energiei solare organice devin din ce în ce mai importante. Proiectele de cercetare și companiile se străduiesc să depășească provocările și astfel să realizeze avantajele acestei tehnologii pentru o aplicare mai largă.